stc89c51单片机的火焰报警器设计
摘 要本文设计了一款火焰检测器系统，选用了51单片机作为火焰检测器控制系统的主控芯片，在51单片机外部配置了火焰传感器、蜂鸣器以及液晶屏等核心功能模块，通过软硬件的设计，实现了火焰检测器系统的对火焰的高灵敏检测和报警等功能。在系统硬件设计方面，通过51单片机最小系统作为核心部分，通过与各模块之间的连接以及驱动，构建了火焰检测器系统的硬件结构，在软件设计方面通过Keil软件进行了C语言代码的编写以及编译，通过程序生成的目标代码实现了对硬件的控制。经过了大量的系统测试，本系统最终表现出了非常高的可行性以及稳定性，非常适合推向未来的智能火焰检测器系统市场。
目录
引言 1
一、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 火焰传感器模块介绍 4
（四） LCD1602显示器介绍 5
（五） 蜂鸣器电路 6
二、 硬件系统设计 7
（一） 火焰报警器系统的硬件结构框图设计 7
（二） STC89C51单片机最小系统设计 7
1. 晶振电路设计 7
2. 复位电路设计 8
（三） 火焰检测传感器电路设计 8
（四） 显示器电路设计 9
（五） 蜂鸣器电路设计 10
（六） 按键电路 10
三、 软件系统设计 12
（一） 防火报警器系统的主程序流程设计 12
（二） 火焰检测传感器的软件流程设计 12
（三） 显示器工作流程设计 13
（四） 报警电路工作流程设计 14
四、 实物制作与安装 16
（一） 实物制作 16
（二） 问题总结 17
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 元件列表 22
附录三 程序代码 23
引言
防火报警器控制系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配火焰传感器、高精度液
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。本课题将要设计的这种防火报警器控制系统主要为了完成火焰实时快速检测、火警报警等功能，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的防火报警器系统在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统防火报警器系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如蜂鸣器报警、布防等功能的加入，使得传统防火报警器系统更加具有实用性，使用者在用这种传统防火报警器系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统防火报警器系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统防火报警器系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的防火报警器系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将火焰传感器、GSM模块等模块的搭配，实现了火焰报警信号的无线发送等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型防火报警器控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能防火报警器系统的最佳搭配。
防火报警器控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到防火报警器控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于防火报警器系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于防火报警器控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进防火报警器系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得防火报警器系统也在不断提高其性价比。
本课题在经过对当前市面上相关产品的大量调研后，结合自身的专业知识掌握程度，最终确立了如下的设计研究内容：
使用STC89C51单片机作为主控芯片，结合其他模块构建一个51单片机最小系统，实现一款能够实现火焰快速检测、火警报警等功能的防火报警器控制系统；
系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
3、能够实时检测火焰信号的发生；
4、当火焰发生时，火焰传感器立即输出电平信号传送给51单片机，单片机接收到这一电平信号后，驱动蜂鸣器模块发出报警信号，并显示；
5、具有显示功能，51单片机驱动LCD1602液晶屏进行参数显示。
方案选择及元器件介绍
控制器的选取
本文考虑到了上一章对控制系统所设定的功能指标等参数，最终从众多类型的控制器中选择出了两款，分别为我们熟知的高性价比单片机STC89C51和进入市场不久的新型高性能单片机STM32，这两款单片机无论在开发资料普及度还是成熟度上，都已经达到了很高的程度，如果选择其中一个用于本文所设计的系统中，能够大大提高控制系统的稳定度、性价比以及各项功能指标参数，由于这两款芯片同属于单片机范畴，因此相似点较多，下面对这两款单片机进行各项性能对比，从而最终选择出更适合的一个来作为本文所设计系统的核心控制器。
首先需要说的是在学生届享有充分知名度的STC89C51单片机，这款单片机采用+5V直流电压供电，内部的程序代码存储器以及RAM都较小，只有4k字节和512字节的容量，只能够适用于小型项目开发；在片内集成的功能模块资源上，STC89C51有两个定时器、两个外部中断和一个UART模块；在GPIO管脚的数量方面，STC89C51单片机只有32个可供用户软件配置的管脚，并且只有P3.2和P3.3两个管脚具有外部中断能力，其他管脚无捕获触发功能；在成本方面，STC89C51单片机的市场均价为3元一片，配合其他开发设备，总价不多于10元，是一款非常适合学生进行实验的单片机芯片；在开发资料方面，无论是学校图书馆还是网络上，都有大量丰富的开发资源，这点非常有利于本次毕业设计的进行。
接下来需要说的是在内部嵌入ARM架构的STM32单片机，这款单片机采用+3.3V直流电压供电，内部的程序代码存储器最多可以达到1M字节，RAM最大可以达到96k字节，在一些大型项目中非常适用；在片内集成的功能模块资源上，STM32有不但具有STC89C51单片机所拥有的所有资源，另外还集成了ADC、DAC、DMA等一些高端功能模块；在GPIO管脚的数量方面，STM32单片机的GPIO管脚高达上百个，几乎任何一个管脚都有外部中断能力；在成本方面，STM32单片机的市场均价为20元一片，配合昂贵的仿真器等设备，需要上百元的成本；开发资料具有同样的普及度和丰富度。
综合上面对两款单片机的对比和分析，可以发现很难选择出其中一个，但是考虑到本次毕业设计的成本来看，STC89C51单片机更加适合；另外我对于STC89C51单片机的内部架构更加熟悉，对于ATM架构是有些陌生的，因此最终选择STC89C51单片机来担任本次毕业设计的核心控制器件。
目录
引言 1
一、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 火焰传感器模块介绍 4
（四） LCD1602显示器介绍 5
（五） 蜂鸣器电路 6
二、 硬件系统设计 7
（一） 火焰报警器系统的硬件结构框图设计 7
（二） STC89C51单片机最小系统设计 7
1. 晶振电路设计 7
2. 复位电路设计 8
（三） 火焰检测传感器电路设计 8
（四） 显示器电路设计 9
（五） 蜂鸣器电路设计 10
（六） 按键电路 10
三、 软件系统设计 12
（一） 防火报警器系统的主程序流程设计 12
（二） 火焰检测传感器的软件流程设计 12
（三） 显示器工作流程设计 13
（四） 报警电路工作流程设计 14
四、 实物制作与安装 16
（一） 实物制作 16
（二） 问题总结 17
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 元件列表 22
附录三 程序代码 23
引言
防火报警器控制系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配火焰传感器、高精度液
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。本课题将要设计的这种防火报警器控制系统主要为了完成火焰实时快速检测、火警报警等功能，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的防火报警器系统在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统防火报警器系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如蜂鸣器报警、布防等功能的加入，使得传统防火报警器系统更加具有实用性，使用者在用这种传统防火报警器系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统防火报警器系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统防火报警器系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的防火报警器系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将火焰传感器、GSM模块等模块的搭配，实现了火焰报警信号的无线发送等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型防火报警器控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能防火报警器系统的最佳搭配。
防火报警器控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到防火报警器控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于防火报警器系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于防火报警器控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进防火报警器系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得防火报警器系统也在不断提高其性价比。
本课题在经过对当前市面上相关产品的大量调研后，结合自身的专业知识掌握程度，最终确立了如下的设计研究内容：
使用STC89C51单片机作为主控芯片，结合其他模块构建一个51单片机最小系统，实现一款能够实现火焰快速检测、火警报警等功能的防火报警器控制系统；
系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
3、能够实时检测火焰信号的发生；
4、当火焰发生时，火焰传感器立即输出电平信号传送给51单片机，单片机接收到这一电平信号后，驱动蜂鸣器模块发出报警信号，并显示；
5、具有显示功能，51单片机驱动LCD1602液晶屏进行参数显示。
方案选择及元器件介绍
控制器的选取
本文考虑到了上一章对控制系统所设定的功能指标等参数，最终从众多类型的控制器中选择出了两款，分别为我们熟知的高性价比单片机STC89C51和进入市场不久的新型高性能单片机STM32，这两款单片机无论在开发资料普及度还是成熟度上，都已经达到了很高的程度，如果选择其中一个用于本文所设计的系统中，能够大大提高控制系统的稳定度、性价比以及各项功能指标参数，由于这两款芯片同属于单片机范畴，因此相似点较多，下面对这两款单片机进行各项性能对比，从而最终选择出更适合的一个来作为本文所设计系统的核心控制器。
首先需要说的是在学生届享有充分知名度的STC89C51单片机，这款单片机采用+5V直流电压供电，内部的程序代码存储器以及RAM都较小，只有4k字节和512字节的容量，只能够适用于小型项目开发；在片内集成的功能模块资源上，STC89C51有两个定时器、两个外部中断和一个UART模块；在GPIO管脚的数量方面，STC89C51单片机只有32个可供用户软件配置的管脚，并且只有P3.2和P3.3两个管脚具有外部中断能力，其他管脚无捕获触发功能；在成本方面，STC89C51单片机的市场均价为3元一片，配合其他开发设备，总价不多于10元，是一款非常适合学生进行实验的单片机芯片；在开发资料方面，无论是学校图书馆还是网络上，都有大量丰富的开发资源，这点非常有利于本次毕业设计的进行。
接下来需要说的是在内部嵌入ARM架构的STM32单片机，这款单片机采用+3.3V直流电压供电，内部的程序代码存储器最多可以达到1M字节，RAM最大可以达到96k字节，在一些大型项目中非常适用；在片内集成的功能模块资源上，STM32有不但具有STC89C51单片机所拥有的所有资源，另外还集成了ADC、DAC、DMA等一些高端功能模块；在GPIO管脚的数量方面，STM32单片机的GPIO管脚高达上百个，几乎任何一个管脚都有外部中断能力；在成本方面，STM32单片机的市场均价为20元一片，配合昂贵的仿真器等设备，需要上百元的成本；开发资料具有同样的普及度和丰富度。
综合上面对两款单片机的对比和分析，可以发现很难选择出其中一个，但是考虑到本次毕业设计的成本来看，STC89C51单片机更加适合；另外我对于STC89C51单片机的内部架构更加熟悉，对于ATM架构是有些陌生的，因此最终选择STC89C51单片机来担任本次毕业设计的核心控制器件。
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